本文基于一个含有光学参量放大器的腔光力系统, 其中腔场和机械场之间具有线性和二次色散耦合的相互作用, 研究了二次光力耦合与参量放大器对本征模劈裂的重要影响。通过分析腔场涨落项的输出谱和机械振子位移的涨落谱, 得出结论: 腔场和机械场均呈现出本征模劈裂的现象, 光学参量放大器非线性增益值的大小及二次光力耦合强度均正比于劈裂谱两峰之间的距离, 即二者对本征模劈裂效应具有相似的调控作用。本文同时也验证了文献[Journal of Modern Optics, 66(5): 494-501 (2019)]的结论: 具有线性和二次耦合的光力系统可以是含有光学参量放大器混合光力系统的一个替代研究平台。

强耦合是腔光力系统用于产生和观察许多宏观量子现象(如光力压缩态和纠缠态等)的基本条件,系统进入强耦合的明显标志是正交模劈裂。本文理论分析了加入光学参量放大器和相干反馈的光力系统中的正交模劈裂现象,并讨论分析了反馈回路的光学相位对正交模劈裂的影响。在不同参数情况下,如光学参量放大器参量增益、反馈分束器的反射系数和输入光功率等,模式位置和线宽随相移的变化。结果表明: 在其他参数一定时,通过调节反馈相位,初始无模式劈裂的系统随相位变化出现模式劈裂并达到最大的模式间隔,从而从弱耦合进入强耦合状态。而且,多个参数的协同调节,可有效提高模式劈裂的程度。该研究为实验上增强光力耦合强度的实验调节提供了方便,可广泛用于光力系统的弱力灵敏探测以及宏观量子态产生与测量等。

文章分析了Λ-型三能级原子与腔耦合系统在强耦合条件下, 腔透射谱在随腔模失谐的变化情况。结果表明, 改变腔模失谐不但对正交劈裂峰会产生频移, 同时对内腔EIT峰也会产生频率推移, 并且在单光子失谐时, 推移程度也有所不同;当腔模失谐达到自由光谱区的一半时, 内腔暗态极子模出现双峰结构。这一结果对研究基于原子腔系统的关联光场具有积极的意义。

在解析边带机制下用量子郎之万方程研究一种由辐射压力与驱动Fabry-Perot光学腔相耦合而产生的光机械动力学行为。随着输入激光功率的增加，振子的涨落光谱呈现 简正模式分裂的现象，并且结果和实验相符合。也推导了有效机械阻尼和共振频移。红移边带导致了机械模的冷却，蓝移边带引起了机械模的放大。此外，引入一种近似 机制来研究振子的冷却。由于简正模式分裂和基态冷却都要求在解析边带机制下，这就需要考虑简正模式分裂是否会影响到振子的冷却。同时也讨论了操控基态冷却的 关键因素。

研究了Fabry-Perot光学腔中包含一个光学参量放大器来增强腔场与机械振子之间的耦合的光机械动力学行为.在解析边带机制下用量子郞之万方程具体研究了振子的涨落光谱、光学多稳态行为、机械阻尼与修正共振频移和基态冷却.通过数值解讨论了辐射压力诱导机械振子和腔场的稳态振幅所展现的光学多稳态行为，同时也分析了辐射压力引起的修正共振频移和机械阻尼与参量增益、输入激光功率和参量相位这三个因素的关系.此外，随着调节泵浦场的参量相位，振子的涨落光谱呈现简正模式分裂.通过精确求解最终有效声子数论证了基态冷却.结果表明，机械振子的冷却由初始浴温度、机械品质因数和参量相位这个三个因素控制.参量相提供一个新的方法来操控非线性光机械动力学.